Fundamentos da Prospecção Geoquímica de Solos

PROSPECÇÃO GEOFÍSICA E GEOQUÍMICA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM Identificar os fundamentos da prospecção geoquímica de solo Descrever os procedimentos de amostragem e preparação de amostras de solo na prospecção mineral Demonstrar situações de aplicação da geoquímica de solo para fins pros pectivos Introdução A prospecção geoquímica em suas diversas técnicas métodos e materiais e em sua análise e interpretação dos resultados permite discriminar áreas minerali zadas de áreas estéreis Essa diferenciação entre minério e estéril se baseia na seguinte premissa nas proximidades de uma jazida mineral há uma diferenciação da composição dos materiais da crosta não ocorrendo o mesmo nos materiais presentes em zonas com ausência de mineralizações GOVETT 1983 Por isso a prospecção geoquímica de solos é uma das principais técnicas utilizadas na busca de anomalias geoquímicas Nos solos as anomalias geoquímicas são formadas pela ação de processos físicoquímicos nos corpos mineralizados quer em profundidade endógenos ou em superfície exógenos Esses processos representados por reações químicas intemperismo e erosão disponibilizam para o solo os elementos contidos nos corpos mineralizados Assim concentrações completamente diferentes das ob servadas no ambiente são introduzidas no ciclo de dispersão dos constituintes pelo intemperismo produzindo nos solos halos em forma de leque ou pluma ou Prospecção geoquímica de solo Fernando Rodrigues da Luz mesmo dispersos em sedimentos de corrente configurando importantes alvos exploratório para os estudos Neste capítulo você estudará os principais fundamentos relacionados à pros pecção geoquímica de solos Além disso verá a aplicabilidade da prospecção de solos para uma correta exploração mineral Conceitos básicos A prospecção geoquímica dos solos requer a medida de suas propriedades químicas incluindo os teores de elementos ou compostos químicos de seus constituintes assim como pH Eh condutividade elétrica entre outros Para que haja uma diferenciação entre as anomalias geoquímicas buscadas que indicam a possibilidade de um corpo de minério e o que pode ser considerado padrão teor de fundo dos elementos no ambiente analisado é necessário compreender as diferenças relacionadas a esses extremos Nesse âmbito o background relacionado a um ou mais elementos pode ser descrito como suas respectivas concentrações predominantes nas rochas de uma região Assim é determinada uma faixa de teorespadrão para de terminados elementos químicos no ambiente geológico estudado HAWKES WEBB 1962 Mas como podemos identificar uma anomalia perante esses valorespadrão ambientais Para facilitar essa diferenciação foi introduzida a definição de threshold limiar que representa o teorlimite que separa o background de uma anomalia propriamente dita A exploração mineral busca localizar ocorrências anômalas de elementos relacionados com rochas mineralizadas Segundo Galuska 2007 é possível realizar esse levantamento com diversas técnicas divididas entre métodos diretos coleta e análise geoquímica e indiretos tratamento estatístico Ao aplicar os métodos diretos é importante ter um bom conhecimento prévio acerca do comportamento geoquímico dos elementos prospectados pois depende disto a proposição de um protocolo de coleta válido Além de co nhecer esses comportamentos é muito importante que o técnico responsável obtenha informações que caracterizam por completo o ambiente de estudo nesse caso os perfis de solo O solo pode ser descrito como um sistema aberto e dinâmico em constante ação de fluxos de matéria e energia Por constituir um sistema dinâmico evolui e se desenvolve de maneira contínua nos mais diversos geoecossistemas em que está inserido Assim o solo pode ser descrito como um corpo natural composto por uma parcela orgânica e outra de origem mineral diferenciado Prospecção geoquímica de solo 2 em uma variedade de horizontes com espessuras morfologias composições químicas e físicas além de características biológicas distintas JOFFE 1949 Por constituírem sistemas abertos os perfis de solo podem ser classificados como residuais quando seu desenvolvimento se dá no próprio local em que se encontram ou transportados quando são deslocados de seu local de origem A prospecção geoquímica em solos tem como uma das questões primor diais a serem respondidas justamente a natureza dos perfis analisados diferenciandoos entre os dois tipos recémcitados Para tanto primeira mente é escavada uma série de poços ou trincheiras objetivando descrever os perfis verticais de solo Sempre que possível tais escavações devem alcançar o substrato rochoso para a correlação entre a cobertura pedológica e sua provável fonte principalmente se ainda restarem dúvidas quanto à sua natureza residual ou transportada LICHT 1998 Após identificada a anomalia geoquímica a ser seguida e as características principais da cobertura pedo gênica o técnico responsável deve abrir uma série de trincheiras ao longo de perfis perpendiculares à direção preferencial em que ocorre a minerali zação Assim com a conclusão da descrição do perfil de solo de interesse é possível determinar os horizontes preferenciais de coleta Essas amostras devem respeitar os limites dos horizontes nunca sendo representativas de uma espessura superior a 30 centímetros do perfil Os contrastes anômalos costumam ser descritos por meio de análise das frações de solo de 40 80 e 125 mesh As características do solo incluindo quantidade de matéria orgânica argi lominerais e óxidos e hidróxidos de Fe Mn e Al pH etc têm forte influência na dispersão geoquímica vertical e lateral de diversos elementos Cabe salientar que normalmente são determinados teores enriquecidos em determinados elementos relacionados a mineralizações e não o empobrecimento De fato anomalias negativas e com significância para exploração mineral são bas tante raras Apesar dos valores abaixo do background não serem comumente utilizados tanto eles quanto as anomalias positivas irão determinar valores anômalos para os elementos prospectados nos diferentes ambientes Para fins prospectivos é fundamental identificar os horizontes do solo onde a amostragem é realizada já que os metais podem apresentar uma grande variação em sua distribuição ao longo dos horizontes devido à mo bilidade geoquímica dos elementos LICHT 1998 O potencial iônico dos elementos pode ser utilizado como uma espécie de guia aproximado dessa mobilidade em ambiente supergênico tratando do quociente entre a carga pelo raio iônico desses elementos Figura 1 Essa é a base para o estudo da Prospecção geoquímica de solo 3 dispersão secundária dos elementos nos perfis de solo Assim o compor tamento geoquímico dos elementos pode formar tanto zonas enriquecidas quanto empobrecidas em determinados elementos numa região Figura 1 Mobilidade dos elementos no ambiente supergênico com base em seu potencial iônico Fonte Licht 1998 p 36 Prospecção geoquímica de solo 4 Visto que as coberturas de solo resultam da atuação de diversos processos dinâmicos podese afirmar que as características dos modelos de dispersão secundária também o são Assim feições anômalas introduzidas e depositadas juntamente com o solo podem ser consideradas singenéticas ao passo que aquelas introduzidas após a formação do solo são ditas epigenéticas Além dessa classificação de origem as feições anômalas podem ser classificadas como clásticas dispersão por partículas sólidas hidromórficas dispersão por soluções aquosas ou biogênicas dispersão pela atividade biológica LICHT 1998 Outro tipo de levantamento de dados acerca das feições anômalas super ficiais em solos que traz informações muito úteis para a exploração mineral é o formato e a posição da anomalia em relação à fonte Esse dado permite que o técnico responsável obtenha um correto dimensionamento do pro grama amostral além de gerar informações válidas para interpretação da gênese da anomalia Rose Hawkes e Webb 1979 utilizaram uma terminologia descritiva para determinar tais anomalias tratandoas como sobrejacentes quando se desenvolvem sobre a fonte ou deslocadas quando se localizam sobre litologias estéreis Esse fato pode estar relacionado à movimentação das coberturas superficiais de solos mais especificamente de solos trans portados que em seu deslocamento carreiam as anomalias consigo Outra possibilidade é o transporte direcional dos teores anômalos pelo perfil de solo que forma padrões de dispersão assimétricos ou anisotrópicos das feições quando adquirem formato de leque ou pluma a partir de uma fonte e até mesmo o formato de cauda ao longo de uma drenagem por exemplo Figura 2 LICHT 1998 Prospecção geoquímica de solo 5 Figura 2 Croquis exemplificando a geometria das feições anômalas em ambiente supergênico fora de escala Intemperismo simples Intemperismo com mistura no solo por atividade biológica Halo formado pela circulação de água subterrânea Intemperismo com rastejo no solo Esquema em planta Esquema em planta Zona de surgência Halo Leque Esquema em planta Intemperismo e compactação Solo Limite solorocha Maciço rochoso Feições singenéticas clásticas Feição epigenéticas Nesse contexto um passo muito importante é a definição da geometria da distribuição dos teores nas anomalias Essa caracterização ajuda o responsável técnico a selecionar feições anômalas que se distinguem na área prospectada quer por sua homogeneidade quer por sua heterogeneidade LICHT 1998 A pedogênese e o intemperismo em ambientes mineralizados fazem com que os elementos extraídos da litologia mineralizada sejam incorporados aos solos residuais BRADSHAW CLEWS WALKER 1979 A identificação caracte rização e localização precisa das anomalias em solos residuais representa a forma mais direta e eficiente de determinar uma mineralização Assim a Prospecção geoquímica de solo 6 geoquímica de solos residuais vem sendo utilizada há muitos anos e com grande taxa de sucesso como guias para mineralizações em subsuperfície O objetivo da prospecção geoquímica em solos é precisamente reconhe cer os padrões produzidos pelos elementos prospectados que reflitam as condições da rocha subjacente Em solos residuais porém alguns processos tendem a mascarálos e homogeneizálos ao passo que outros atuam no sentido de diferenciar os horizontes do solo verticalmente Por isso al guns princípios físicoquímicos também devem ser analisados com cuidado dandose destaque para modo de ocorrência dos elementos intensidade e contraste da anomalia no solo homogeneidade da feição anômala variações com a profundidade e tipo de solo e definição de anomalias significativas e não significativas Em coberturas de solo transportadas ou colúvios pode ocorrer uma grande variação granulométrica como resultado do transporte do material em encostas de vertentes Além dessas variações as feições clásticas de anomalias singenéticas desenvolvidas sobre as coberturas mostram os efeitos da movimentação mecânica das partículas Seja por arrasto água ou vento a movimentação da matéria particulada da anomalia desde a fonte da minera lização tende em geral a apresentar um padrão regular de forma alongada na direção do movimento LICHT 1998 Apesar desse padrão a distribuição das feições pode ser modificada por reconstituições e redistribuições por ação da água ou pela mistura de solos Nesse sentido é importante que o técnico responsável tenha ciência de que nessas condições as anomalias geoquímicas nas coberturas transportadas apresentam maior concentração dos teores nas proximidades da fonte decaindo rapidamente com a distância por conta da diluição dos teores com materiais estéreis Um estudo geoquímico orientativo deve responder algumas perguntas básicas como quais são os processos de dispersão Quais são os meios amostrais utilizáveis Qual é a melhor forma de coleta Qual é o espaçamento necessário Qual preparação análises e elementos podemos utilizar Como tratar e apresentar os dados Para responder tais questões as campanhas de prospecção geoquímica devem ser realizadas sobre depósitos e anomalias em sua forma natural isentos de intervenções humanas como pontes estradas zonas de pulverização agrícola etc Amostragem e preparação de amostras Em estudos geoquímicos de solo a escolha do método analítico deve con siderar o modo de ocorrência dos metais prospectados A identificação de Prospecção geoquímica de solo 7 desenvolvimento da sociedade como ocorre na exploração de minério para produção de agregados para o setor da construção civil bem como rochas fosfáticas nióbio exploração de formações ferríferas petróleo entre outras Também relacionada ao setor mineral e um aspecto muito discutido e exigido pelos órgãos ambientais nacionais e internacionais é a questão da con taminação e impactos advindos e correlacionados à mineração Nesse âmbito é possível produzir uma grande gama de dados acerca da contaminação dos solos na área onde uma mineração com produção de rejeitos é realizada Os alvos exploratórios podem ser as vias de escoamento da produção as praças de trabalho solos próximos às barragens de rejeitos etc É possível ainda distribuir a malha amostral ao longo de vertentes cursos hídricos etc para verificação da provável dispersão de contaminantes que estejam relacionados à mineração Da mesma forma podem ser estudadas áreas impactadas pela exploração de carvão mineral ouro fosfatos entre outros Nessas análises também são produzidos mapas de isoteores assim como na busca por depó sitos minerais Nesse caso porém o enfoque e seus usos são distintos visto que o objetivo é determinar a correlação de contaminações por um número finito de elementos que estejam ligados aos depósitos explorados Em termos gerais a prospecção geoquímica de solos constitui uma im portante metodologia que entrega resultados extremamente satisfatórios possibilitando aos profissionais responsáveis conduzir a avaliação de diversos cenários no ambiente estudado A prospecção de solos apresenta aplicações importantes nos cenários da mineração análise de contaminações agricultura etc permitindo seu uso tanto para pesquisas de base quanto para análises mais aplicadas e com alto grau de detalhamento Referências BRADSHAW P M D CLEWS D R WALKER J L Exploration Geochemistry S l Bar ringer Research 1972 GALUSKA A A review of geochemical background concepts and an example using data from Poland Environmental Geology Heidelberg v 52 p 861870 2007 GOVETT G J S Handbook of exploration geochemistry Amsterdam Elsevier 1983 v 3 HAWKES H E WEBB J S Geochemistry in mineral exploration New York Harper Row 1962 JOFFE J S Pedology Soil Science New Brunswick v 68 ed 4 p 346 1949 LICHT O A B Prospecção geoquímica princípios técnicas e métodos Rio de Janeiro CPRM 1998 ROSE A W HAWKES H E WEBB J S Geochemistry in mineral exploration 2 ed New York Academic Press 1979 Prospecção geoquímica de solo 12 Leituras recomendadas ALBARÈDE F Geoquímica uma introdução São Paulo Oficina de Textos 2011 LICHT O A B MELLO C S B SILVA C R Geoquímica depósitos minerais metálicos não metálicos óleo e gás Rio de Janeiro Planeta Terra 2007 MELLO R P Fundamentos de prospecção mineral 2 ed Rio de Janeiro Interciência 2012 ROHDE G M Geoquímica ambiental e estudos de impacto 4 ed São Paulo Oficina de Textos 2013 Os links para sites da web fornecidos neste capítulo foram todos testados e seu funcionamento foi comprovado no momento da publicação do material No entanto a rede é extremamente dinâmica suas páginas estão constantemente mudando de local e conteúdo Assim os editores declaram não ter qualquer responsabilidade sobre qualidade precisão ou integralidade das informações referidas em tais links Prospecção geoquímica de solo 13